劉 湘，余 曄

（重慶市勘測院 重慶401121）

基于BitTorrent協議的GIS多源通信系統(tǒng)的建立與實現

劉 湘，余 曄

（重慶市勘測院 重慶401121）

基于目前地理信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)的異構系統(tǒng)當中存在的數據孤島問題一直沒有有效的解決方式，而在GIS平臺的基礎上采用比特流（BieTorrent）和多源通信技術能夠在各個應用軟件當中完成數據的共享，可以有效解決數據孤島這一問題。本文采用了BitTorrent協議實現GIS多源通信系統(tǒng)，實現了地理信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)的應用接口模型的簡歷，通過在構筑的XML交換平臺上的試驗，解決了跨平臺的異構數據交換問題[1]。

GIS；比特流；多源數據；XML

地理信息系統(tǒng)（GIS）作為一種綜合GPS技術、地理信息計技術以及管理技術，是能夠實現通信部門信息管理的系統(tǒng)。文中采用比特流技術在GIS平臺架構上實現對設備管理設施的查詢分析空間、管理、進行專業(yè)分析等功能[2]。GIS和BitTorrent技術的應用能夠使信息管理部門的工作更加的方便快捷，對于提高企業(yè)的運作效率以及進行科學的決策具有重要的意義。

1 多源數據特征

多源數據庫是基于異構系統(tǒng)的數據庫的集合，可以通過特定的業(yè)務關系將這些相對而言比較獨立的數據庫平臺進行有機匯總，從而實現數據挖掘和分析業(yè)務[3]。多源數據分為下面兩類：1）基于不同數據庫平臺上的多源數據；2）基于相同的數據庫平臺[4]。

GIS通信信息系統(tǒng)采用了業(yè)務屬性和空間數據相對獨立的管理方式，這種管理模式能夠有效的減少數據的冗余的程度，但GIS通信信息系統(tǒng)的數據庫信息過于龐大，給數據庫的維護工作帶來了很大的不便。通過將BitTorrent協議引入到通信信息系統(tǒng)的建設當中，能夠快速的下載和訪問數據庫當中的內容，運用相關的數據，采用該協議關聯數據庫之間的關鍵字、外鍵等模式，能夠實現多源數據的通信和共享[5]。

2 基于BitTorrent協議的GIS多源系統(tǒng)的數據通信技術分析

2.1 BitTorrent協議

比特流（BitTorrent）采用高效的軟件分發(fā)系統(tǒng)和點對點技術共享大體積文件，并使每個用戶像網絡重新分配結點那樣提供上傳服務。BitTorrent的工作原理為：分配器或文件的持有者將文件發(fā)送給其中一名用戶，再由這名用戶轉發(fā)給其它用戶，用戶之間相互轉發(fā)自己擁有的文件，直到下載完成。

2.2 多源系統(tǒng)數據通信需求分析

項目一般是從需求分析開始，也就是將項目的想法演變成使得項目順利進行的結構化的一個評估的過程。需求分析是建設方希望達到目標的思想的體現，主要涵蓋以下幾個方面：

1）通過BieTorrent協議解決多個通信系統(tǒng)軟件因為物理隔離從而造成的數據隔離，能夠實現跨多個分級的調度機構、應用職能部門的共享數據。

2）在異構系統(tǒng)之間建立統(tǒng)一的數據標準。

3）在多種系統(tǒng)平臺模式下，需要盡量的進行數據的類型、數據模型的統(tǒng)一以及多設備的命名[6]。

2.3 多源數據系統(tǒng)實現通信目標

1）通過多源數據通信的研究實現GIS通信和BitTorrent協議在不同數據庫當中的數據通信問題，在不同的應用平臺上進行數據的共享。

2）信息資源整合，提高數據的利用效率。

3）減少數據庫間冗余，提高數據庫之間的關聯程度[7]。

2.4 多源數據通信系統(tǒng)結構分析

GIS多源數據通信在地理平臺的基礎上和其他的管理信息系統(tǒng)（MIS）進行業(yè)務數據的共享，使得MIS當中的數據能夠動態(tài)的反映到GIS系統(tǒng)當中去[8]。多源信息系統(tǒng)通信的實現過程如圖1所示。

圖1 多源通信系統(tǒng)實現結構

在整個的通信過程當中系統(tǒng)可以分為下面4個層次，其中信息系統(tǒng)和數據庫之間的數據訪問采用BitTorrent協議的方式[9]：

1）GIS和數據庫之間的通信：本層次用來解決GIS系統(tǒng)和數據庫之間的訪問問題。

2）訪問接口層：該層次實現GIS系統(tǒng)和多源數據業(yè)務邏輯層的查詢，具體操作包含了對GIS數據庫的訪問[10]。

3）業(yè)務邏輯層：該層次實現了對多源數據的需求的定義，MIS和GIS之間進行數據的交換等。

4）MIS和數據庫之間的通信：該層次主要用來MIS系統(tǒng)和數據庫之間的訪問[11]。

3 基于BitTorrent協議的GIS多源數據通信技術模型的構建

3.1 通信接口模型設計

GIS系統(tǒng)和MIS應用接口信息模型是用來描述GIS系統(tǒng)和應用系統(tǒng)之間數據的統(tǒng)一、通信的模型，本文以GIS系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)之間的應用實例來說明如何完成數據的讀取和統(tǒng)計的功能[12]。

M1={讀取方法，讀取系統(tǒng)數據集合，分析數據采集時間段｝

其中，M為接口模型、M1為需求模型、S為讀取信息描述集。讀取的方法為加權平均、總數計算等。通過構建不同的采樣信息描述集能夠對于不同的采樣數據庫系統(tǒng)[13]。

3.2 應用接口技術原理和路線

信息接口算法的基本思想是利用BitTorrent協議，該協議是一種文件分發(fā)協議，每個系統(tǒng)的使用者在訪問數據庫系統(tǒng)當中的數據的時候同時在不斷的向協議內的其他軟件使用者上傳自己已經下載的數據，這就提高了系統(tǒng)使用者之間的交互效率。利用這種協議進行接口模型之間的信息的讀取、解釋數據的存儲和組織接口，對需求模型當中實例設計的信息讀取，能夠大大的減少對數據庫之間訪問操作，數據庫之間信息的共享也可以通過該協議進行，系統(tǒng)使用者不用每次單獨的進行數據庫的訪問，可以通過BitTorrent協議在一定的權限內同時對別人正在訪問的內容進行訪問，大大提高了數據庫之間的互聯[14]。

3.3 基于BitTorrent的多源數據通信數據的衰減分析

在多源數據通信傳輸過程中，數據傳輸率P伴隨物理距離z的衰減可以用以下公式表示：

在上述公式中，α表示衰減系數，單位為dB/km，若Pin為物理距離為L的數據輸入端的輸入功率，那么輸出端的數據可以用下面的公式表示：

那么衰減系數可以由下式獲得：

在光信號傳輸過程中存在數據丟失、失真，引發(fā)衰減現象。信息數據傳輸的非線性效應指的在多源數據通信過程中，使用多源數據疊加引發(fā)的非線性效應。多源數據傳輸伴隨BitTorrent協議棧中數據的多維性的強度變化而變化，而數據的非線性程度遵循數據簇非線性效應。

4 基于BitTorrent協議的GIS多源數據通信技術模型實現

采用BieTorrent協議的GIS多源數據通信技術能夠很好的解決GIS數據和其他業(yè)務管理系統(tǒng)數據庫之間的隔離的問題，做到GIS和業(yè)務管理系統(tǒng)之間數據的融合，同時BieTorrent協議的使用又能夠實現系統(tǒng)多個數據庫之間無縫鏈接。本節(jié)將會將這些數據的融合為電網的一些高級的應用提供數據來源，將該通信系統(tǒng)模型用到電網專題圖分析當中[15]。

4.1 系統(tǒng)支撐平臺

系統(tǒng)的支撐平臺包括系統(tǒng)的軟硬件方面，在硬件方面選擇穩(wěn)定經濟的產品，同時也要兼顧系統(tǒng)的開放和可擴充性，硬件設備包括服務器、網絡設備、繪圖儀等設備，硬件的配置要滿足通信信息系統(tǒng)的使用的需求，并且充分考慮到系統(tǒng)運行和升級的需要。

圖2 GIS多源通信系統(tǒng)業(yè)務層

軟件方面，目前國內已經開發(fā)出了很多成熟的GIS軟件平臺，在軟件的選擇上面要即注重實現功能，也要注重性價比。本文選用的軟件平臺是國內的MapGIS軟件，該軟件能夠完成資源管理、網絡分析、資源配置、土地信息系統(tǒng)等功能。如圖2所示，在具體的GIS多源通信系統(tǒng)的實現過程中，操作者僅需關系GIS服務接口、GIS服務組件以及GIS服務提供者3個模塊，即可實現功能，而不需要關系管理、安全、緩存、集群、日志等方面。

4.2 多源數據通信技術模型具體實現

電網GIS專題圖分析是完全基于多源數據模式的應用，專題圖分析將會綜合多種數據，并且以不同的參數指標在GIS平臺當中分門別類的顯示出來，這些參數指標分別來自不同的平臺架構當中。

如圖3反映的是一個地區(qū)單位面積的用電情況。在圖例當中部分的數據是基于GIS基礎上的，比如地區(qū)面積、地形、地理信息等，另外一部分則是通過其他的軟件系統(tǒng)獲得。這些軟件平臺為專題圖的生成提供了最為直接的數據來源。如圖3所示，圖中顏色明亮表示轄區(qū)內各個地方的變壓器符合的分布，這就用專題圖的方式明顯放映出來。這個專題圖通過每個月統(tǒng)一的數據產生，用以表明GIS數據的分布情況。

圖3 電網GIS專題測試圖

在電網 GIS專題圖生成階段，由于采用了BitTorrent協議，盡管網絡的節(jié)點較多，但是網絡傳輸的速度還是很快，效率也很高，這種GIS多源通信系統(tǒng)完全能夠實現數據之間的共享，并且CPU的占有率未超過12%，內存也并沒有超過20%，生成的GIS專題圖也能夠反映真實的效果。

5 結 論

文中分析了多源通信系統(tǒng)的特點，以及信息應用當中的技術原理和路線，把BitTorrent協議和GIS技術應用到多源通信系統(tǒng)的建立當中，解決了跨業(yè)務系統(tǒng)的數據的查詢以及異構環(huán)境下數據兼容和融合的問題，最用通過電網GIS專題圖設計實例來說明了BitTorrent和GIS技術建立的通信系統(tǒng)的模型的可行性，GIS專題圖當中不同信息獲取來自于GIS和不同的應用平臺，實現多種通信源之間數據庫的訪問操作。

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The establishment and implementation of GIS multi source communication system based on BitTorrent protocol

LIU Xiang，YU Ye
（Chongqing Survey Institute，Chongqing 401121，China）

Geographic information system and management information system of heterogeneous systems existing in the data island has no consistent effective solutions.The bit stream （BieTorrent）and multisource data communication technology using in GIS platformcan can share in various application software.In this paper， the application interface model of geographic information system and management information system is designed to solve the problem of heterogeneous data exchange between the cross platform and the XML platform.

GIS；BitTorrent；multi-source data；XML

TN911

：A

：1674-6236（2017）08-0139-04

2016-06-06稿件編號：201606043

劉 湘（1985—），男，四川南部人，碩士，工程師。研究方向：地理信息系統(tǒng)。